一种O3与活性炭联用去除水中砷的方法技术

本发明专利技术提供的是一种O3与活性炭联用去除水中砷的方法。按照O3与水中As（Ⅲ）的摩尔当量比为1～10:1的比例向水中投加O3，用O3将水中难以被活性炭吸附的砷直接氧化或在活性炭表面的催化作用下氧化成容易被吸附的状态，然后用活性炭进行吸附。本发明专利技术不需要混凝剂和助凝剂，不产生二次污染，不需要昂贵的离子交换膜和离子交换树脂，不需要特殊的设备和操作技术，不引入微生物，不需要占用大量的土地，可方便的设置反应器，有效去除水中的砷，保障水质安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种水处理方法，具体地说是一种去除水中砷的方法。
技术介绍
砷是一种致癌物，可以通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，危害人体内很多系统的功能。砷进入人体后，可与蛋白质的特定基团相结合形成特定的结合物，阻碍细胞的呼吸而显现出毒性。目前，世界上许多国家都发现了水中砷超标的现象，严重危害当地人的饮用水安全。在美国、匈 牙利、印度、孟加拉国、阿根廷、智利、越南等国家都发现了水砷污染，其中印度和孟加拉国污染最严重，智利北部地区水砷含量最高达21000 μ g/L ;在我国的新疆、内蒙古、台湾、山西等13个省份都发现了砷含量超标的水，砷含量多在10 1800 μ g/L之间。因此，非常有必要对水中的砷进行去除。自然水体中的砷的存在形态主要包括亚神酸盐As (III)，砷酸盐As (V)，二甲基胂酸盐(MMA)，二甲基胂酸盐(DMA)等，其毒性顺序为As (III) > As (V) > MMA > DMA，其中As (III)的毒性是As (V)毒性的60倍，因此，对水中难以直接去除的As (III)污染进行同步控制是极其必要的。研究表明，常规水处理工艺难以去除水中的砷，经过各国科研工作者不断的努力，开发出了许多去除水中砷的方法，如混凝沉淀法、离子交换法、生物技术、电凝聚法、压力膜法等方法。虽然各种方法对去除水中的砷都有一定的效果，但是都存在一定的弊端，有些方法技术要求和成本太高而无法应用。混凝沉淀法，通过向水中投加某一种或几种药剂，使其中发生化学反应形成沉淀或絮凝体，砷参加其中的反应或被沉淀吸附达到去除的目的一种方法。其缺点是需要大量的沉淀剂，产生大量的含砷废渣，并且没有较好的处理含砷废渣的方法，废渣长期堆积容易产生二次污染。离子交换法，利用某些对砷有交换作用的树脂把水中的砷污染物富集到树脂上从而净化水体的方法。其缺点是处理水中会残留被砷置换下来的离子，造成新的污染，需要进一步的处理；同时离子交换法所需的交换剂量大，交换容量不高，造成成本较高，使用有限。生物技术，利用某些微生物或植物对水中砷的富集或氧化作用降低水中砷的浓度或毒性。其缺点是需要占用较大的面积，并且仍然处在研究中，在实践中的应用实例也不是很多。电凝聚法，以铝或铁作为电解槽的电极，在直流电作用下进行电解，阳极铝或铁失去电子后溶于水，形成离子。这些铝和铁的三价离子作为混凝剂，与富集在阳极区域的氢氧根生成氢氧化物，水中的砷酸根离子被吸附在这些具有较大比表面积的无定形氢氧化物或其聚合体上，随电解产生的气泡上浮，或者沉淀在电解池的底部，从而分离以去除水中的砷。其缺点是需要一些特殊的设备和较高的技术操作要求，在实际中应用还存在一定的困难。压力膜法，利用膜的选择透过性，通过在膜两侧施加不同的压力，使水透过而砷被截留的技术去除水中的砷。其缺点是对进水水质要求高、成本高、操作要求高的特点使膜技术的应用受到很大的限制。综上可见，非常有必要开发一种经济、有效、能够广泛应用的控制水中砷污染的处理技术，不仅可以在家庭中处理小量的水，同时可以应用于水厂做大规模处理的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低、不产生二次污染、能有效去除水中的砷的O3与活性炭联用去除水中砷的方法。本专利技术的目的是这样实现的按照O3与水中As (III)的摩尔当量比为I 10:1的比例向水中投加O3，用O3将水中难以被活性炭吸附的砷直接氧化或在活性炭表面的催化作用下氧化成容易被吸附的 状态，然后用活性炭进行吸附。所述活性炭采用颗粒活性炭,是煤质炭、椰壳炭或泥炭。所述活性炭直接投加到水中，或者在反应器内以固定床形式存在，或者在反应器内以流化床形式存在。所述O3以O3气体通气投加，或者以臭氧水的形式投加。本专利技术的原理是03或饱和臭氧水投加到含砷的水中发生如下反应03+As (III) — As (IV) +O203+H20 — OH · +O2OH · +As (III) — As (IV) +HO2As (IV) +O3 ^ As (V)As (IV)+02+H+ —As (V) +HO2VO2-As (IV) +02+0H—As (V) +O2OH · +As (IV) — As (V)O3直接氧化和活性炭催化氧化氮的二级反应速率常数分别为I. OX IO6M-1S4和I. OX IO9IT1S'从而把水中的As (III)氧化成As (V)。然后用活性炭吸附水中比较容易去除的As (V)，达到去除水中砷的目的。本专利技术O3/活性炭联用去除水中的砷的方法速度较快，而且不会对水体和大气造成污染。与混凝沉淀法相比，不需要大量的沉淀剂，不产生大量的含砷废渣，不产生二次污染；与离子交换法相比，不会造成新的污染，不需要离子交换法所需的交换剂，成本不较高；与生物技术相比，不需要占用较大的面积；与电凝聚法相比，不需要一些特殊的设备和较高的技术操作要求；与压力膜法相比，对进水水质要求不高、操作要求不高。本专利技术采用的除砷方法相比传统的方法而言，对水中砷的去除能力提高了 24. 6%，主要是O3氧化或饱和臭氧水氧化使水中的难以去除的As (III)转化成容易去除的As (V)，使活性炭对砷的吸附效率明显提高。本专利技术的除砷方法能够单独使用进行给水或污水处理，也可与其它水处理工艺联合使用。该方法用于给水与污水的处理，能够有效地去除水中存在的砷，同时可将其它有机污染物、异味、色浊及细菌、病毒、重金属等污染物一并去除，具有很高的除污染效率，能够全面提高处理后水质。其对水中砷的去除能力全面超过传统的水处理方法，便于目前水处理 厂的改造应用。此外本专利技术与传统的除砷方法相比，由于活性炭易再生，故可延长活性炭的使用寿命，大大降低原料的成本投资。本专利技术适用于各种水质中砷的处理。本专利技术它解决了现有采用混凝沉淀法、离子交换法、生物技术、电凝聚法、压力膜法等方法的许多弊端。本专利技术不需要混凝剂和助凝剂，不产生二次污染，不需要昂贵的离子交换膜和离子交换树脂，不需要特殊的设备和操作技术，不引入微生物，不需要占用大量的土地，可方便的设置反应器，有效去除水中的砷，保障水质安全。附图说明图I是具体实施方式二的除砷效果图；图2是具体实施方式三的除砷效果图。具体实施例方式下面举例对本专利技术做更详细的描述具体实施方式一本实施方式O3/活性炭联用去除水中砷的方法按以下方式进行向水中通入O3并或投加饱和臭氧水并搅拌，然后向含砷的水中投加颗粒活性炭，即完成去除水中的砷；其中活性炭采用颗粒活性炭；03的投加量按臭氧与水中As (III)反应的摩尔当量比I 10:1投加。本实施方式中颗粒活性炭的投加采用设备投加。本实施方式中O3的通入量03剂量越大，除砷的效果越好，但需要做好安全防护，以免过量的O3对身体造成伤害。本实施方式中的发生器要要保证臭氧浓度和防止臭氧泄露，需要定期对设备进行检测。本实施方式去除水中的砷时，对水中的有机物指标和微生物指标等没有要求。具体实施方式二 本实施方式中原水砷的含量为50 μ g/L,通入O3的量为2mg/L，IOmin时去除砷80%，30min时去除砷95% (附图I)。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是反应体系为工业生产、采矿业等产生含砷废水的水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂芳，李旭春，王春丽，朱丽楠，于树芳，孙亚全，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：